(57)【要約】【課題】指部の柔軟性を向上させ、対象物を安定して把持するようにしたロボットハンドを提供する。【解決手段】ロボットハンドの指部を構成する指リンク（末節リンク１６ａ）を、第１の部材（１６ａ１）と、前記第１の部材（１６ａ１）の表面の一部に密着される第２の部材（１６ａ２）と、前記第１の部材（１６ａ１）および第２の部材（１６ａ２）を被覆し、対象物との接触面となる第３の部材（１６ａ３）とから構成すると共に、前記第２の部材（１６ａ２）の剛性を、前記第１の部材（１６ａ１）および前記第３の部材（１６ａ３）の剛性よりも低く設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材とから構成すると共に、前記第２の部材の剛性を、前記第１の部材および前記第３の部材の剛性よりも低く設定するように構成したことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記第３の部材の摩擦係数を、前記第１の部材および前記第２の部材の摩擦係数よりも高く設定するように構成したことを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記第３の部材の肉厚を、前記第２の部材の肉厚よりも小さく設定するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記第１の部材が、樹脂系材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記第２の部材が、柔軟材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記第３の部材が、高摩擦係数材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記第３の部材の表面を、凹凸形状としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材を備えると共に、前記第４の部材の剛性を、前記第２の部材の剛性よりも高く設定するように構成したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記第４の部材が、樹脂系材料からなることを特徴とする請求項８記載のロボットハンド。
【請求項１０】
複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、力センサが取り付けられるベース部と、前記力センサを介して前記ベース部に接続される第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材と、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材とから構成すると共に、前記第４の部材を、前記力センサに接続するように構成したことを特徴とするロボットハンド。
【請求項１１】
前記第４の部材を、連結部材を介して前記力センサに接続するように構成したことを特徴とする請求項１０記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットハンドに関し、より詳しくは、ロボットハンドの指部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドの指部（より詳しくは指先）は、一般に、適度な摩擦係数を有するゴム系の単一素材（例えばシリコンゴム）から形成されていた。これに対し、下記の非特許文献１にあっては、アルミニウムからなる骨格と爪、および前記骨格を被覆する軟質スポンジからなる皮膚とから指先を構成することを提案している。また、特許文献１に記載されるように、骨格たるベース部に取り付けられた触角センサを覆う硬い内部皮膚と、前記内部皮膚を覆う柔らかい外部皮膚とを備えるようにした技術も提案されている。
【非特許文献１】第１６回日本ロボット学会学術講演会予稿集「接触面積調節可能な指先形状を備えた多指ロボットハンドの開発」、日本ロボット学会、１９９８年９月、ｐｐ１４３７〜１４３８
【特許文献１】特公平７−８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ロボットハンドの指部で対象物を安定に把持するには、指部の摩擦係数が高いことが望ましい。また、指部と対象物との接触面積が大きいことが望ましい。指部と対象物との接触面積を大きくするには、指部（具体的には、対象物との接触面）に高い柔軟性を与え、対象物の形状に応じて変形させることが必要である。
【０００４】
しかしながら、従来技術に係る多くのロボットハンドのように、摩擦係数を考慮してシリコンゴムなどの比較的硬度の高いゴム系の単一部材から指部を形成すると、対象物の形状に応じて変形するほどの高い柔軟性を与えることができなかった。
【０００５】
また、上記した非特許文献１および特許文献１に記載される技術においても、人間の骨格に相当する硬質部材（リンク）に、人間の皮膚に相当する薄い（一枚ないしは２枚の）弾性部材を被覆するに過ぎなかったため、対象物との接触面に十分な柔軟性を得るには至っていなかった。
【０００６】
従って、この発明の第１の目的は上記した不都合を解消することにあり、指部の柔軟性を向上させ、対象物を安定して把持するようにしたロボットハンドを提供することにある。
【０００７】
一方、指部に力センサを取り付け、指部に作用する応力を検出する場合、指部の柔軟性を高めるとかかる応力の検出精度が低下してしまうという不具合が生じる。
【０００８】
従ってこの発明の第２の目的は、指部の柔軟性を向上させ、対象物を安定して把持すると共に、指部に取り付けた力センサの検出精度を向上させるようにしたロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の第１の目的を達成するために、請求項１にあっては、複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材とから構成すると共に、前記第２の部材の剛性を、前記第１の部材および前記第３の部材の剛性よりも低く設定するように構成した。
【００１０】
また、請求項２にあっては、前記第３の部材の摩擦係数を、前記第１の部材および前記第２の部材の摩擦係数よりも高く設定するように構成した。
【００１１】
また、請求項３にあっては、前記第３の部材の肉厚を、前記第２の部材の肉厚よりも小さく設定するように構成した。
【００１２】
また、請求項４にあっては、前記第１の部材が、樹脂系材料からなるように構成した。
【００１３】
また、請求項５にあっては、前記第２の部材が、柔軟材料からなるように構成した。
【００１４】
また、請求項６にあっては、前記第３の部材が、高摩擦係数材料からなるように構成した。
【００１５】
また、請求項７にあっては、前記第３の部材の表面を、凹凸形状とするように構成した。
【００１６】
また、請求項８にあっては、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材を備えると共に、前記第４の部材の剛性を、前記第２の部材の剛性よりも高く設定するように構成した。
【００１７】
また、請求項９にあっては、前記第４の部材が、樹脂系材料からなるように構成した。
【００１８】
また、上記した第２の目的を達成するため、請求項１０にあっては、複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、力センサが取り付けられるベース部と、前記力センサを介して前記ベース部に接続される第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材と、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材とから構成すると共に、前記第４の部材を、前記力センサに接続するように構成した。
【００１９】
また、請求項１１にあっては、前記第４の部材を、連結部材を介して前記力センサに接続するように構成した。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１にあっては、複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材とから構成すると共に、前記第２の部材の剛性を、前記第１の部材および前記第３の部材の剛性よりも低く設定するように構成したので、第２の部材によって指部の柔軟性を向上させて第３の部材と対象物との接触面積を増加させることができ、よって対象物を安定して把持することができる。
【００２１】
また、請求項２にあっては、前記第３の部材の摩擦係数を、前記第１の部材および前記第２の部材の摩擦係数よりも高く設定するように構成したので、対象物をより安定して把持することができる。
【００２２】
また、請求項３にあっては、前記第３の部材の肉厚を、前記第２の部材の肉厚よりも小さく設定するように構成したので、上記した効果に加え、第２の部材の変形が促進されて指部の柔軟性を一層向上させることができ、よって対象物を一層安定して把持することができる。
【００２３】
また、請求項４にあっては、前記第１の部材が、樹脂系材料からなるように構成した、即ち、第１の部材を高い剛性を備え、かつ軽量な部材から製作するようにしたので、上記した効果に加え、指部の慣性重量を低減することができる。また、高い剛性を備えた第１の部材に力センサを取り付けることで、指部に作用する応力を精度良く検出することができる。
【００２４】
また、請求項５にあっては、前記第２の部材が、柔軟材料からなるように構成したので、上記した効果に加え、指部に高い柔軟性を与えてより一層安定した対象物の把持が可能になると共に、指部と対象物との接触が断たれたときに指部を元の形状に復帰させることができる。
【００２５】
また、請求項６にあっては、前記第３の部材が、高摩擦係数材料からなるように構成したので、上記した効果に加え、指部に高い摩擦係数を与えることができ、よって対象物をより一層安定して把持することができる。
【００２６】
また、請求項７にあっては、前記第３の部材の表面を、凹凸形状とするように構成したので、上記した効果に加え、指部の摩擦係数をより一層向上させることができ、よって対象物をより一層安定して把持することができる。
【００２７】
また、請求項８にあっては、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材を備えると共に、前記第４の部材の剛性を、前記第２の部材の剛性よりも高く設定するように構成したので、上記した効果に加え、第２の部材の過剰な変形を第４の部材によって抑制することができ、よって対象物をより一層安定して把持することができる。
【００２８】
また、請求項９にあっては、前記第４の部材が、樹脂系材料からなるように構成した、即ち、第４の部材を高い剛性を備え、かつ軽量な部材から製作するようにしたので、上記した効果に加え、第２の部材の過剰な変形を一層効果的に抑制することができると共に、指部の慣性重量を低減することができる。
【００２９】
また、請求項１０にあっては、複数個の指リンクと、前記指リンクを連接する指関節とからなる指部を備えたロボットハンドにおいて、前記指リンクの少なくとも１個を、力センサが取り付けられるベース部と、前記力センサを介して前記ベース部に接続される第１の部材と、前記第１の部材の表面に密着される第２の部材と、少なくとも前記第２の部材を被覆する第３の部材と、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材とから構成すると共に、前記第４の部材を、前記力センサに接続するように構成したので、第２の部材によって指部の柔軟性を向上させて第３の部材と対象物との接触面積を増加させることができ、よって対象物を安定して把持することができる。また、指部が受けた応力を第４の部材を介して力センサに正確に伝達することができ、よって力センサの検出精度を向上させることができる。
【００３０】
また、請求項１１にあっては、前記第４の部材を、連結部材を介して前記力センサに接続するように構成したので、上記した効果に加え、第４の部材の形状が簡素となってその製作が容易になると共に、第４の部材と力センサの接続（組み付け）を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面に即してこの発明に係るロボットハンドを実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、この発明の第１実施例に係るロボットハンドを手平側から見た平面図である。
【００３３】
図１において、符号１０は、ロボットハンドを示す。ロボットハンド１０は、手嘗部１２と、手嘗部１２に接続された第１から第５の指部１４〜２２とから構成される。第１から第５の指部１４〜２２は、それぞれ人の手の親指、人差し指、中指、薬指および小指に相当する。
【００３４】
手嘗部１２は、手平側の面を形成する手平形成部材３０と、手甲側の面を形成する手甲形成部３２とからなり、その内部には第１から第５の指部１４〜２２を駆動する電動モータ（ステッピングモータ。図示せず）が配置される。また、手嘗部１２の基端部は、ロボット（図示せず）の腕部３６に接続される。尚、腕部３６を備えるロボットは、具体的には、２足歩行の人間型ロボットである。
【００３５】
第１から第５の各指部は、複数個の指リンクと、それらを連接する指関節とからなる。具体的に説明すると、第１の指部１４（親指）は、末節リンク１４ａと、基節リンク１４ｂと、それらを接続する第１関節１４Ａと、基節リンク１４ｂと手嘗部１２を接続する第２関節１４Ｂとからなる。また、第２の指部１６（人差し指）は、末節リンク１６ａと、中節リンク１６ｂと、基節リンク１６ｃと、末節リンク１６ａと中節リンク１６ｂを接続する第１関節１６Ａと、中節リンク１６ｂと基節リンク１６ｃを接続する第２関節１６Ｂと、基節リンク１６ｃと手嘗部１２を接続する第３関節１６Ｃとからなる。尚、第３の指部１８、第４の指部２０および第５の指部２２は、第２の指部１６と同様に構成される。
【００３６】
図２および図３は、第２の指部１６の構造を模式的に示す説明図である。
【００３７】
図示の如く、基節リンク１６ｃは、第３関節１６Ｃを介して手嘗部１２に固定された固定部材３８に接続される。また、第２の指部１６は、中節リンク１６ｂと平行に配置された第１のアーム１６１と、基節リンク１６ｃと平行に配置された第２のアーム１６２とを備える。
【００３８】
第１のアーム１６１は、その一端が、基節リンク１６ｃにおいて第２関節の回転軸１６ＢＳ付近に接続される一方、他端が、末節リンク１６ａにおいて第１関節の回転軸１６ＡＳ付近に接続される。また、第２のアーム１６２は、その一端が手嘗部１２に固定された固定部材３８に接続される一方、他端が中節リンク１６ｂにおいて前記第２関節の回転軸１６ＢＳ付近に接続される。
【００３９】
第３関節１６Ｃには、図示しない電動モータの出力軸が接続される。電動モータの回転出力によって第３関節１６Ｃ（基節リンク１６ｃ）が回動されると、第２のアーム１６２を介して第２関節１６Ｂ（中節リンク１６ｂ）が回動され、さらに第１のアーム１６１を介して第１関節１６Ａ（末節リンク１６ａ）が回動される。これにより、図３に示す如く、第２の指部１６が屈曲させられる。
【００４０】
第３の指部１８、第４の指部２０および第５の指部２２も、第２の指部１６と同様に第１のアームと第２のアーム（図示せず）を備え、それぞれ第３関節に接続された電動モータ（図示せず）によって屈曲動作が行われる。また、第１の指部１４は、基節リンク１４ｂと平行に配置された第１のアーム（図示せず）のみを備え、第２関節に接続された電動モータ（図示せず）によって屈曲動作が行われる。
【００４１】
以上のように、この実施例に係るロボットハンド１０にあっては、各指部の第３関節（または第２関節）に接続された電動モータを駆動することにより、各指部を屈曲させ、対象物を把持することができる。
【００４２】
次いで、図４から図１７を参照し、この発明に係るロボットハンドの特徴である各指部の指先構造について説明する。
【００４３】
図４は、第２の指部１６のうち、末節リンク１６ａの一部を断面で示す斜視図である。
【００４４】
以下、末節リンク１６ａを例示してこの実施例に係るロボットハンドの指先構造について説明すると、末節リンク１６ａは、図示の如く、末節リンク１６ａの中心部に位置する第１の部材１６ａ１と、前記第１の部材１６ａ１の表面の一部に密着される第２の部材１６ａ２と、前記第１の部材１６ａ１と第２の部材１６ａ２を被服する第３の部材１６ａ３と、前記第３の部材の表面の一部に密着される第４の部材１６ａ４とを備える。第１の部材１６ａ１から第４の部材１６ａ４は、それぞれ人の指先の骨、肉、皮、爪に相当する。
【００４５】
また、第１の部材１６ａ１は、力センサ（３軸力センサ）４０と、それに固定された金属あるいは樹脂系材料からなる高剛性の円柱状部材４０ａを介してベース部４２に接続される。尚、ベース部４２は、前記した第１関節１６Ａを介して中節リンク１６ｂに接続される。
【００４６】
図５は、第１の部材１６ａ１の平面図（第４の部材１６ａ４側から見た図）であり、図６は、第１の部材１６ａ１の下面図（図５の紙面下方から見た図）である。また、図７は、図６のVII−VII線断面図である。
【００４７】
図５から図７に示すように、第１の部材１６ａ１は、第１の穴部１６ａ１１と、第２の穴部１６ａ１２と、前記第２の穴部１６ａ１２と直行する第３の穴部１６ａ１３とを備える。また、第１の部材１６ａ１において、符号１６ａ１４で示す面（図６および図７に太線で示す）は、第２の部材１６ａ２が当接される面（以下「第２の部材当接面」という）である。第２の部材当接面１６ａ１４は、末節リンク１６ａの長手方向に対して所定の角度α（例えば４０度程度）の傾斜が与えられる。尚、第１の部材１６ａ１は、樹脂系材料（この実施例では、エポキシ系の樹脂材とする）からなる。
【００４８】
図８は、第２の部材１６ａ２の平面図であり、図９は、第２の部材１６ａ２の下面図（図８の紙面下方から見た図）である。また、図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。図９および図１０において、符号１６ａ２１で示す面（太線で示す）は、前記した第２の部材当接面１６ａ１４と当接される面（以下「第１の部材当接面」という）である。第１の部材当接面１６ａ２１は、第２の部材当接面１６ａ１４の形状に沿うように形成される。尚、第２の部材１６ａ２は、Ｈｓ硬度２〜１５程度の柔軟性を有する柔軟材料（この実施例では、ゲル状エラストマー材とする）からなり、弾性接着剤などを介して第１の部材１６ａ１に固定される。
【００４９】
図１１は、第３の部材１６ａ３の平面図であり、図１２は、第３の部材１６ａ３の下面図（図１１の紙面下方から見た図）である。また、図１３は、図１２のＸIII−ＸIII線断面図であり、図１４は、第３の部材１６ａ３の表面形状を示す斜視図である。図１１から図１３に示すように、第３の部材１６ａ３は、袋状に形成される。
【００５０】
第３の部材１６ａ３には、第１の孔１６ａ３１と、第２の孔１６ａ３２と、第３の孔１６ａ３３とが穿設される。また、第３の部材１６ａ３において、符号１６ａ３４で示す面（図１２および図１３に太線で示す）は、第４の部材１６ａ４が当接される面（以下「第４の部材当接面」という）である。尚、第３の部材１６ａ３は、高摩擦係数材料（この実施例では、ウレタン材とする）からなると共に、その表面は図１４に示すように、複数個の凹部１６ａ３５が形成された凹凸形状（ディンプル形状）とされ、１〜１０程度の高い摩擦係数（より具体的には静摩擦係数）が与えられる。
【００５１】
図１５は、第４の部材１６ａ４の平面図であり、図１６は、第４の部材１６ａ４の下面図（図１５の紙面下方から見た図）である。また、図１７は、図１５のＸVII−ＸVII線断面図である。図１５から図１７に示すように、第４の部材１６ａ４には、第４の孔１６ａ４１が穿設されると共にと、凸部１６ａ４２が形成される。また、第４の部材１６ａ４において、符号１６ａ４３で示す面（図１６および図１７に太線で示す）は、前記した第４の部材当接面１６ａ３４と当接される面（以下「第３の部材当接面」という）である。尚、第４の部材１６ａ４は、第１の部材１６ａ１と同様に樹脂系材料（この実施例では、エポキシ系の樹脂材とする）からなる。
【００５２】
以上を前提に図４を再度説明すると、第１の部材１６ａ１の表面の一部（第２の部材当接面１６ａ１４）には、第２の部材１６ａ２（具体的には、その第１の部材当接面１６ａ２１）が密着される。第１の部材１６ａ１とそれに密着された第２の部材１６ａ２は、袋状の第３の部材１６ａ３に第３の孔１６ａ３３から挿入されて被覆される。尚、第３の部材１６ａ３の肉厚は、第２の部材１６ａ２のそれに比して小さい値に設定される。具体的には、第３の部材１６ａ３において、第２の部材１６ａ２と接する部位の肉厚は、第２の部材１６ａ２のそれに比しておよそ６分の１程度の厚さに設定される。
【００５３】
また、第２の部材１６ａ２の剛性は、第３の部材１６ａ３のそれよりも小さく設定される。この実施例にあっては、前述の如く、第２の部材１６ａ２をゲル状エラストマー材から製作し、第３の部材１６ａ３をウレタン材から製作することで、第２の部材１６ａ２の剛性を第３の部材１６ａ３のそれよりも小さくした。
【００５４】
また、第３の部材１６ａ３の表面の一部（第４の部材当接面１６ａ３４）には、第４の部材１６ａ４（具体的には、その第１の部材当接面１６ａ４３）が密着される。このとき、第４の部材１６ａ４に形成された凸部１６ａ４２が、第３の部材１６ａ３に穿設された第１の孔１６ａ３１と第１の部材１６ａ１に形成された第１の穴部１６ａ１１とに挿入されることにより、第１の部材１６ａ１と第３の部材１６ａ３と第４の部材１６ａ４とが所定の位置に位置決めされる。尚、以上から明らかなように、第３の部材１６ａ３において、第４の部材１６ａ４が密着された面（第４の部材当接面１６ａ３４）を除いた残余の面が、対象物を把持するときの接触面となる。
【００５５】
ここで、第３の部材１６ａ３を形成するウレタン材は、第２の部材１６ａ２を形成するゲル状エラストマー材や第１の部材１６ａ１を形成するエポキシ系の樹脂材に比し、一般に高い摩擦係数を得ることができる。また、第３の部材１６ａ３の表面を凹凸形状（ディンプル形状）とすることで、指部の摩擦係数をより一層向上させることができ、よってロボットハンド１０が対象物を把持したときに、それを安定して把持することができる。
【００５６】
また、第２の部材１６ａ２を、第３の部材１６ａ３よりも剛性の低く、高い柔軟性を備えたゲル状エラストマー材から製作することで、第２の部材１６ａ２およびそれを被覆する第３の部材１６ａ３が対象物の形状に応じて容易に変形することが可能となる。即ち、指部に高い柔軟性を与え、指部（第３の部材１６ａ３）と対象物との接触面積を増加させることができ、よって対象物をより安定して把持することが可能となる。さらに、第２の部材１６ａ２を形成するゲル状エラストマー材は、高い柔軟性を備えつつ復元力も備えていることから、指部と対象物との接触が断たれたときに、指部を元の形状に復帰させることができる。
【００５７】
また、第３の部材１６ａ３の肉厚を、第２の部材１６ａ２の肉厚よりも小さく設定したことから、第２の部材１６ａ２の変形が促進され、よって指部の柔軟性を一層向上させることができる。
【００５８】
また、第１の部材１６ａ１が、エポキシ系の樹脂材からなる、即ち、第１の部材１６ａ１を高い剛性を備え、かつ軽量な部材から製作するようにしたので、指部の慣性重量を低減することができ、よって電動モータの負荷を軽減させて電動モータの小型化、軽量化を図ることができる。また、高い剛性を備えた第１の部材１６ａ１に力センサ４０を取り付けることで、指部に作用する応力を精度良く検出することができる。
【００５９】
また、前記第２の部材１６ａ２の剛性よりも高い剛性を備える第４の部材１６ａ４を取り付けるようにしたので、高い柔軟性を備える第２の部材１６ａ２が過剰に変形するのを第４の部材１６ａ４によって抑制することができ、よって対象物をより一層安定して把持することができる。さらに、第４の部材１６ａ４をエポキシ系の樹脂材から製作することで、第４の部材１６ａ４を軽量化でき、指部の慣性重量を低減することができる。
【００６０】
図４の説明を続けると、第１の部材１６ａ１に形成された第３の穴部１６ａ１３には、前記した円柱状部材４０ａが取り付けられる。円柱状部材４０ａには、孔が穿設されており、かかる孔と、第１の部材１６ａ１に形成された第２の穴部１６ａ１２と、第３の部材１６ａ３に穿設された第２の孔１６ａ３２と、第４の部材１６ａ４に穿設された第４の孔１６ａ４１に、金属あるいは樹脂系材料からなる高剛性のピン４４（連結部材）を挿入することにより、第４の部材１６ａ４と力センサ４０が接続される。
【００６１】
このように、指リンクの最も外側に位置し、かつ高い剛性を備える第４の部材１６ａ４を力センサ４０に接続するようにしたので、指部が受けた応力を第４の部材１６ａ４を介して力センサ４０に正確に伝達することができ、よって力センサ４０の検出精度を向上させることができる。
【００６２】
さらに、第４の部材１６ａ４を、円柱状部材４０ａおよびピン４４を介して力センサ４０に接続するようにしたので、第４の部材１６ａ４の形状が簡素となってその製作が容易になると共に、第４の部材１６ａ４と力センサ４０の接続（組み付け）を容易に行うことができる。
【００６３】
尚、上記において、第２の指部１６の末節リンク１６ａを例に挙げて指リンクの構造について説明したが、かかる構造は、細部の形状や寸法こそ相違するものの、他の指部の末節リンクについても妥当する。また、各指部の中節リンクおよび基節リンクは、上記した構造のうち、ベース部、力センサ、および爪に相当する第４の部材の除いた残余の部材、即ち、第１、第２、第３の部材から構成されるが、それらの配置順序や材質は上記と同様なため、説明を省略する。また、各指部が接続される手嘗部１２も、第１、第２、第３の部材から構成されるが、それらの配置順序や材質も上記と同様なため、説明を省略する。
【００６４】
このように、この実施例にあっては、ロボットハンド１０全体に高い摩擦係数と柔軟性を与え、把持能力を一層向上させるようにした。また、骨に相当する第１の部材を軽量なエポキシ系の樹脂材で形成することで、ロボットの腕部３６の先端に取り付けられるロボットハンド１０の慣性重量を低減させるようにした。
【実施例２】
【００６５】
次いで、図１８および図１９を参照してこの発明の第２実施例について説明する。図１８は、この発明の第２実施例に係るロボットハンドを示す、図４と同様な斜視図である。
【００６６】
以下、第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、第２実施例にあっては、第４の部材１６ａ４と円柱状部材４０ａを接続するピンに代え、第４の部材１６ａ４に連結部１６ａ４５を設けるように構成した。
【００６７】
図１９は、第２実施例に係る第４の部材１６ａ４の斜視図である。図示の如く、第４の部材１６ａ４に設けられた連結部１６ａ４５には、挿通孔１６ａ４６が穿設される。挿通孔１６ａ４６には、図１８に示す如く力センサ４０に固定された円柱状部材４０ａが挿通され、よって第４の部材１６ａ４と力センサ４０とが接続される。
【００６８】
これにより、第１実施例と同様に、指部が受けた応力を第４の部材１６ａ４を介して力センサ４０に正確に伝達することができ、よって力センサ４０の検出精度を向上させることができる。
【００６９】
尚、残余の構成は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
以上の如く、この発明の第１および第2実施例にあっては、複数個の指リンク（末節リンク１４ａ〜２２ａ、中節リンク１６ｂ〜２２ｂ、基節リンク１４ｂ，１６ｃ〜２２ｃ）と、前記指リンクを連接する指関節（第１関節１４Ａ〜２２Ａ、第２関節１４Ｂ〜２２Ｂ、第３関節１６Ｃ〜２２Ｃ）とからなる指部（第１から第５の指部１４〜２２）を備えたロボットハンド（１０）において、前記指リンクの少なくとも１個を、第１の部材（１６ａ１）と、前記第１の部材（１６ａ１）の表面に密着される第２の部材（１６ａ２）と、少なくとも前記第２の部材（１６ａ２）を被覆する第３の部材（１６ａ３）とから構成すると共に、前記第２の部材（１６ａ２）の剛性を、前記第１の部材（１６ａ１）および前記第３の部材（１６ａ３）の剛性よりも低く設定するように構成した。
【００７１】
また、前記第３の部材（１６ａ３）の摩擦係数を、前記第１の部材（１６ａ１）および前記第２の部材（１６ａ２）の摩擦係数よりも高く設定するように構成した。
【００７２】
また、前記第３の部材（１６ａ３）の肉厚を、前記第２の部材（１６ａ２）の肉厚よりも小さく設定するように構成した。
【００７３】
また、前記第１の部材（１６ａ１）が、樹脂系材料からなるように構成した。
【００７４】
また、前記第２の部材（１６ａ２）が、柔軟材料からなるように構成した。
【００７５】
また、前記第３の部材（１６ａ３）が、高摩擦係数材料からなるように構成した。
【００７６】
また、前記第３の部材（１６ａ３）の表面を、凹凸形状とするように構成した。
【００７７】
また、前記第３の部材（１６ａ３）の表面の一部に密着される第４の部材（１６ａ４）を備えると共に、前記第４の部材（１６ａ４）の剛性を、前記第２の部材（１６ａ２）の剛性よりも高く設定するように構成した。
【００７８】
また、前記第４の部材（１６ａ４）が、樹脂系材料からなるように構成した。
【００７９】
また、複数個の指リンク（末節リンク１４ａ〜２２ａ、中節リンク１６ｂ〜２２ｂ、基節リンク１４ｂ，１６ｃ〜２２ｃ）と、前記指リンクを連接する指関節（第１関節１４Ａ〜２２Ａ、第２関節１４Ｂ〜２２Ｂ、第３関節１６Ｃ〜２２Ｃ）とからなる指部（第１から第５の指部１４〜２２）を備えたロボットハンド（１０）において、前記指リンクの少なくとも１個を、力センサ（４０）が取り付けられるベース部（４２）と、前記力センサ（４０）を介して前記ベース部（４２）に接続される第１の部材（１６ａ１）と、前記第１の部材（１６ａ１）の表面に密着される第２の部材（１６ａ２）と、少なくとも前記第２の部材（１６ａ２）を被覆する第３の部材（１６ａ３）と、前記第３の部材（１６ａ３）の表面の一部に密着される第４の部材（１６ａ４）とから構成すると共に、前記第４の部材（１６ａ４）を、前記力センサ（４０）に接続するように構成した。
【００８０】
また、第1実施例にあっては、前記第４の部材（１６ａ４）を、連結部材（円柱状部材４０ａ、ピン４４）を介して前記力センサ（４０）に接続するように構成した。
【００８１】
尚、上記において、第1の部材１６ａ１および第4の部材１６ａ４をエポキシ系の樹脂材から製作するようにしたが、ＡＢＳやＰＥＥＫなど、他の樹脂系材料を用いても良い。また、第2の部材１６ａ２をゲル状エラストマー材から製作するようにしたが、スポンジなど、他の柔軟材料を用いても良い。さらに、第3の部材１６ａ３をウレタン材から製作するようにしたが、シリコンゴムなど、他の高摩擦係数材料を用いても良い。即ち、各部材の材質は例示したものに限られるものではなく、ロボットハンドが把持しようとする対象物に応じて適宜な材質を選択するようにすれば良い。
【００８２】
また、全ての指リンク（末節リンク、中節リンクおよび基節リンク）および手嘗部が第1から第3の部材を備えるようにしたが、ロボットハンドが把持しようとする対象物に応じ、各指リンクあるいは手嘗部のいずれかが第1から第3の部材を備えるようにしても良い。
【００８３】
また、第３の部材１６ａ３の表面形状をディンプル形状としたが、例えば、図２０に示すような直線の溝部１６ａ３６が等間隔に複数本形成された縞形状や、図２１に示すような曲線の溝部１６ａ３７が複数本形成された人の指紋を模した形状など、凹凸形状であれば他の態様であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明の第１実施例に係るロボットハンドを手平側から見た平面図である。
【図２】図１に示す第２の指部の構造を模式的に示す説明図である。
【図３】同様に、図１に示す第２の指部の構造を模式的に示す説明図である。
【図４】図１に示す第２の指部のうち、末節リンクの一部を断面で示す斜視図である。
【図５】図４に示す第１の部材の平面図である。
【図６】図４に示す第１の部材の下面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】図４に示す第２の部材の平面図である。
【図９】図４に示す第２の部材の下面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図４に示す第３の部材の平面図である。
【図１２】図４に示す第３の部材の下面図である。
【図１３】図１２のＸIII−ＸIII線断面図である。
【図１４】図４に示す第３の部材の表面形状を示す斜視図である。
【図１５】図４に示す第４の部材１６ａ４の平面図である。
【図１６】図４に示す第４の部材１６ａ４の下面図である。
【図１７】図１５のＸVII−ＸVII線断面図である。
【図１８】この発明の第２実施例に係るロボットハンドを示す、図４と同様な斜視図である。
【図１９】図１８に示す第４の部材の斜視図である。
【図２０】図４などに示す第３の部材の表面形状を示す、図１４と同様な斜視図である。
【図２１】同様に、図４などに示す第３の部材の表面形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０    ロボットハンド
１４〜２２    第１から第５の指部
１４ａ〜２２ａ    末節リンク（指リンク）
１６ｂ〜２２ｂ    中節リンク（指リンク）
１４ｂ，１６ｃ〜２２ｃ    基節リンク（指リンク）
１４Ａ〜２２Ａ    第１関節（指関節）
１４Ｂ〜２２Ｂ    第２関節（指関節）
１６Ｃ〜２２Ｃ    第３関節（指関節）
１６ａ１    第１の部材
１６ａ２    第２の部材
１６ａ３    第３の部材
１６ａ４    第４の部材
４０    力センサ
４０ａ    円柱状部材（連結部材）
４２    ベース部
４４    ピン（連結部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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